Question

【題目】實驗室有如下器材：天平（含砝碼）、量筒、燒杯（2個）、彈簧測力計、金屬塊、細線（質量和體積不計）、足量的水（密度已知）、足量的未知液體（密度小于金屬塊的密度）．

（1）一組選用上述一些器材測量金屬塊的密度，步驟是：

①在量筒中倒入20mL水；

②把金屬塊浸沒在量筒的水中，如圖1所示，由此可知金屬塊的體積為 cm3；

③把天平放在水平桌面上，如圖2甲所示，接下來的操作是：

a、將游碼撥到零刻度線處；

b、向 （選填“左”或“右”）調節平衡螺母，使天平平衡；

c、取出量筒中的金屬塊直接放在左盤，向右盤加減砝碼并移動游碼使天平重新平衡，如圖2乙所示．計算金屬塊的密度是 kg/m3．該實驗所測密度比金屬塊實際的密度 （選填“偏大”或“偏小”）．

（2）二組選用上述一些器材，設計了一種測量未知液體密度的實驗方案．

選用器材：彈簧測力計、金屬塊、細線、水、足量的未知液體、燒杯（2個）

主要實驗步驟：

①用彈簧測力計測出金屬塊在空氣中的重力G；

②用彈簧測力計懸掛金屬塊浸沒在未知液體中（未接觸燒杯底），其示數為F1；

③用彈簧測力計懸掛金屬塊浸沒在水中（未接觸燒杯底），其示數為F2；

④未知液體密度的表達式：ρ= ．（用字母表示，已知水的密度為ρ水）

Answer 1

【答案】（1）②40；③右；7.89×103；偏大；（2）．

【解析】

試題分析：（1）②量筒每一個大格代表10ml，每一個小格代表1ml，水和金屬塊的總體積是40ml，水的體積是20ml，所以金屬塊的體積：V=40ml﹣20ml=20ml=20cm3；③如圖橫梁右端上翹，平衡螺母向上翹的右端移動，使天平平衡；金屬塊的質量：m=100g+50g+5g+2.8g=157.8g，金屬塊的密度是：ρ===7.89g/cm3=7.89×103kg/m3；由于先測量金屬塊的體積，然后測量金屬塊的質量，金屬塊上會沾有一些水，導致質量測量值偏大，所以金屬塊密度測量值偏大；（2）①用細線把金屬塊拴好，用彈簧測力計測金屬塊的重力G；②燒杯中倒入適量被測液體，用彈簧測力計測金屬塊浸沒在未知液體中（未接觸燒杯底）的示數F1；③燒杯中倒入適量水，用彈簧測力計測金屬塊浸沒在水中（未接觸燒杯底）的示數F2．

分析：金屬塊在被測液體中受到的浮力：F浮=G﹣F1，根據阿基米德原理得：G﹣F1=ρVg，金屬塊排開液體的體積：V1=，金屬塊在水中受到的浮力：F'浮=G﹣F2，根據阿基米德原理得：G﹣F2=ρ水Vg，金屬塊排開水的體積：V2=，因為金屬塊浸沒在被測液體中和浸沒中水中的體積相等，所以， =，所以，未知液體密度的表達式：ρ=。